Kuitusiirron ennätyskapasiteetti

Japanin kansallinen tieto- ja viestintätekniikan instituutti (NICT) sekä Sumitomo Electric Industries ja Optoquest -yhtiöt ovat yhdessä ajaneet kokeellisessa datan kuitusiirrossa 10.66 petabittiä sekunnissa, aspektritehokkuudella 1158,7 bittiä sekunnissa/hertsi.

Kokeessa käytettiin uudenlaista optista kuitua, joka tukee kolmen poikittaismoodin siirtoa 38 ytimessä. Näin se vähentää suhteellisia etenemisviiveitä moodien välillä ja osoitti sen soveltuvuuden korkean spektritehokkuuden modulaatioon, kuten 256- ja 64-kvadratuuriseen amplitudimodulaatioon (QAM).

Saavutettu datanopeus kuitua kohden nousi yli satakertaisesti kuin olemassa olevissa kaupallisissa siirtojärjestelmissä. Saavutus osoittaa potentiaalia vähentää merkittävästi tiedonsiirtoon tarvittavien kuitujen lukumäärää lyhyillä etäisyyksillä, kuten datakeskuksen sisäinen ja välinen liikenne. Uusi ennätys saavutettiin 13 kilometrin linkillä.

Vuonna 2008 NICT perusti tutkimusryhmän kehittyneitä optisista siirtotekniikoita tehostaakseen teollisuuden, yliopistojen ja hallituksen välistä yhteistyötä tutkimuksen ja kehitystyön parissa. Yhteistyöryhmän tutkimus on korkealla tasolla kovassa maailmanlaajuisessa kilpailussa, josta esimerkki on aiempi datanopeuden demonstraatio 10,16 petabittiä sekunnissa 19-ytimisessä 6-moodisessa kuidussa.

Suurempien kapasiteettien saavuttamiseksi tarvitaan kuitu, jossa on enemmän ytimiä tai moodeja. Niiden lisäämisessä on kuitenkin useita teknisiä haasteita, kuten kuitujen mekaaninen luotettavuus tai signaalinkäsittelyn monimutkaisuus.

Siirrettäessä erilaisia datavirtoja eri poikittaisissa moodeissa kussakin kuituytimessä signaalit kokevat tyypillisesti sekoittumista ja vaativat digitaalisen signaalinkäsittelyn (DSP) signaalien korjaamiseksi vastaanotossa. DSP:n monimutkaisuuden vähentämiseksi on tärkeää vähentää etenemisviiveiden eroja tilojen välillä (DMD: Differential Mode Delay).

Tässä kokeilussa oli kussakin 38 ytimessä kolmen moodin kuitu pienennetyillä etenemisviiveillä moodien välillä DSP:n yksinkertaistamiseksi ja näin saavutettiin viive-erot 0,6 - 3,0 nanosekuntia.

Lisäksi häviöiden vaihtelu eri tilojen välillä (MDL: Moodista riippuva häviö) voi heikentää signaalin laatua ja vähentää saavutettavaa tiedonsiirtonopeutta. Kokeessa sekä optinen kuitu että ydin- ja moodi-multiplekserit optimoitiin alennetulle MDL:lle 5-8,5 dB suurimmalle osalle kuituytimiä.

Kunkin ytimen MDL:stä ja DMD:stä riippuen siirtoon valittiin spektrisesti erittäin tehokkaat 256- ja 64-QAM-modulaatioformaatit, jotka johtavat datanopeuteen välillä 279 - 298 terabittiä sekunnissa kussakin ytimessä.

Ennätyksellistä saavutusta esitellään optisen kuituviestinnän konferenssissa OFC 2020, joka pidetään 8. - 12. Maaliskuuta 2020 San Diegossa

Aiheesta aiemmin:

Tera- ja petabittistä datansiirtoa kuiduissa

Japanissa kokeiltiin petabitin verkkoyhteyksiä